Рн-метр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 1918839(22) Заявлено 2205,80 (21) 29296 28/18-25 с присоединением заявки М фР) М, Кп,з. 0 01 Я 27/56 Государственный комитет ССС Р по делам изобретений и открытий(з) УДК 543, 257.1(088 8) Дата опубликования описания 070482(54) рН-МЕТР Изобретение относится к измерительной технике, в чаСтности к измерению концентрации водородных ионов.В известных рН-метрах осуществляют измерения .койцентрации водородных ионов путем установления равновесного состояния электродной системы рН- метра. Электродные системы обладают большой инерционностью, что определяет их применение в стационарных условиях или при медленно меняющихся условиях. К тому же показания рН-метра в сильной степени зависят от величины температуры исследуемой средыеИзвестны рН-метры. В одном иэ иэ" вестных рН-метров датчик ЭДС подключен к мостовой измерительной схеме, содержащей сопротивление термоком- пенсации и реохорд, управля .мый двига 0 телем с редуктором. Двигатель питает усилитель, входной сигнал которого создается в диагоналИ моста при разбалансе последнего, При появлении сигнала от датчика мост разбалансируется и разбаланс отрабатывается . двигателем с управляемым им реохордом. Положение движка реохс рда после балансировки указывает на величину рН среды. Изменение температуры среды учитывается термокомпенсатором моста 1.Недостатком рН-метра является его большая инерционность установления показаний рН среды.Наиболее близким техническим решением к изобретению является чатчик для измерения показателя рН, содержащий электродную систему для.измерения рН жидких сред, соединенную с первым измерительным устройством, термодатчик, подключенный через функциональный. преобразователь к первому .измери.ельному устройству. ,Термодатчик с Функциональным преоб" разователем служит для учета темпе" ратурной зависймости коэФфициента передачи рН-метра 21. Недостатком датчика для измерения показателя рН является длительное время переходного процесса измерения, вызываемого инерционностью электродной системы и термодатчика, т.е. устройство не может быть применено при исследовании сред с быстроменяющимися концентрацией и температурой.Целью изобретения является повышение быстродействия рН-метра и точности измерений.Поставленная цель достигается тем, ния, предназначенного для возведечто в рН-метр содержащий электродную ния в квадрат сигнала( 0(1) , соесистему для измерения рН жидких сред, динен с первым входом блока 7 (11)с соединенную с первым измерительным деления, второй вход которого соедиустройством, термодатчик, подключен- не со вторым выходом блока 5 (9) дифный через функциональный преобразо ференцирования непосредственно. Блок ватель к первому измерительному уст(11) деления предназначен для де 1;ройству, содержит дополнительно вто- ления сигнала поступающего на первый рое измерительное устройство и блок вход, на сигнал, поступающий на втоделения, при этом выход первого из- рой вход.мерительного устройства подключен к 10 Вход измерительного устройства первому входу блока деления, термо- соединен со вторым входом блока 8(12) датчик через последовательно соединен- суммирования первый вход которого ные второе измерительное устройство соединен с выходом блока 7(11) делен функциональный преобразователь под- ния. Блок суммирования предназначен ключен ко второму входу блока деле- (5 для получения разности сигналов, пония, выход которого является выходом ступающих на его входы, причем из рН-метра. сигнала, поступающего на второй вход,Кроме того, первое и второе изме- вычитаетсясигнал, поступающий на рительные устройства содержат блок первый вход блока. Выход блока 8(12) дифференцирования, первый выход ко суммирования соединен с выходом изторого через блок произведения под- мерительного устройства. ключЕн к первому входу блока деления, Выход измерительного устройства 4 второй вход которого соединен со вто- соединен с входом функционального рым выходом блока дифференцирования, преобразователя 13, предназначенного выход блока деления подключен к пер для преобразования сигнала, соответвому входу блока суммирования, выход ствующего температуре среды, в сигкоторого является выходом измеритель- нал, соответствующий статическому ного устройства, второй вход блока коэффициенту передачи рН-метра, явсуммирования соединен со входом блока ляющегося функцией температуры. Выдифференцирования и входом измерите- ход функционального преобразовательного устройства. ля 13 соединен со вторым входом блоНа чертеже п 1 едставлена блок-схема ка 14 деления, первый вход которого рН-метра. соединен с выходом измерительногоЭлектродная система 1 для рН-мет- устройства 2. Блок 14 деления предра предназначена для получения напря- назначен для получения истинной вежения 0(1), соответствующего мгно личины значения рН среды. Выход бловенной реакции системы на величину ка деления является выходом рН-метзначения р 1, и подключена ко входу ра в целом.измерительного устройства 2, пред- Инерционные преобразователи темнаэначенного для преобразования на- пературы и концентрации водородных пряжения ц в напряжение, соот ионов (термодатчик и электродная ветствующее истинной величине зна- система рН-метра) в электрическое чения рН до окончания переходного напряжение описываются дифференциальпроцесса в электродной системе рН-мет- ными уравнениями первого порядка ра. Т О(О + 0 =К х(1) (1)термодатчик 3 предназначен для 45 где у - выходной электрический получения напряжения 0 соответ- сигнал; ствующего мгновенной реакции датчи- к - измеряемая физическая века на величину температуры 1 средыоличина; измерения, и подключен ко входу из- Т - параметр измерительного мерительного устройства 4 для термо- преобразователя; датчика, предназначенного для преоб- К - коэффициент передачи изразования напряжения 01(1) в напря- мерительного преобразоважение, соответствующее величине тем- теля 7 пературы среды, до окончания пере- Для каждого измерительного преходного процесса в термодатчике. образователя имеемКаждое измерительное устройство Т 0(С) +0 =Крх(1), (2) выполнено следующим образом. ТС О+0=Кф(6)(3)Вход измерительного устройства Зависимость Кр от 1 ф является соединен со входом блока 5 (9) диф- заданной функцией - статический коэфференцирования, предназначенного для фициент передачи электродной системы получения первой и второй производной 60 рН-метрапо времени входного сигнала Ри РН(4) У(1) Й(С) и О(1 Ц на первом и втором условием вычисления искомой физивыходе блока соответственно. ческой величины является следующее:Первый выход блока дифференциро- для малого промежутка времени, многования через блок 6 (10) произведе меньшего времени выполнения вычисле918839 О Таким образом получают дляг п 5,сРх = --- -П, (М- -О К,.(,)1(ф,)(8)рН-метр работает следующим обра эом.При введении электродной системы 1 и термодатчика 3 в исследуемую среду на их выходах появляются напряжения ди О)1(1) соответственно." 20Эти напряжения поступают на входы измерительных устройств 2 и 4 соответственно.Каждое измерительное устройство работает следующим образом. 25Входное напряжение измерительного устройства поступает на вход блока дифференцирования, вызывает появление на первом выходе блока сигнал 0(1), а на втором - сигнал (О.Сигнал 0(1), поступая на вход блока произведения, вызывает появление на выходе сигнала 0(С), который поступает на первый вход блока деления. На второй вход поступает сигнал 0(О, на выходе блока деления. Ы(йРпоявляется сигнал --- , которыйП )поступая на вход блокасуммирования, алгебраически суммируется с сигналом 0(С) . При этом на выходе 40 измерительных устройств 2 и 4 появ- ляю тся сигналы дом рН-метра.2. рН-метр по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что первое и второе измерительные устройства содержат блок дифференцирования, первый выход которого через блок произведения подключен к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с втОрым выходом блока дифферен" пирования, выход блока деления подключен к первому входу блока суммирования, выход которого является выходом измерительного устройства, второй вход блока суммирования соединен с входом блока дифференцирования и входом измерительного устройст" ва. 45 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 4648).0, кл. С 01 И 27/52, 1975. 2. Патент Японии М 50-36597,кл. 113122, 6 01 В 27/56, опублик. 1976 (прототип).ний, можно положить, что физические величины х(С) и С (1) являются постоянными, т,е. х=хо и.-)=(5)Тогда из (1) путем дифференцирования получаютТ (Е) + 0(Е)=0, (6) откудаМОО(С)(7) соответственно.0 (С)сигнап )(1) - (уф( )- пастулаю- щий на функциональнйй преобразова-тель 13, вызывает появление на его выходе напряжения Па, соответствующего температуре исследуемой среды. Это напряжение поступает на второй вход блока 14 деления, на первый вход которого поступает сигналП- ",",) с выхода измерительного устройства 2. Таким образом, на выходе блока 14 деления получают сигнал ;(.П- " (,) являющийся выходнйм сигналом рН-метра, т.е. соответствующего значению величины рН иСследуемой среды. Применение предлагаемого рН-метра дает экономический эФфект при измерениях показателя рН большого количества сред в связи с сокрацением времени измерения в каждой среде, достигнутого за счет уменьшения постоянной времени всей системы рН-мет" ра и исключения дополнительных зат- рат времени на предварительное определение температуры измеряемой среды.Применение рН-метра в измерительном звене систем автоматического регулирования (например в химических или технологических процессах) сдерживается большим временем проведения измерения.Применение предлагаемого рН-метра позволяет получить систему автоматического регулирования с малым временем реакции, что в конечном счете повысит качество продукции данного химического или технологического процесса. Формула изобретения1. рН-метр, содержащий электрод" ную систему для измерения рН жидких сред, соединенную с первым измерительным устройством, термодатчик, подключенный через Функциональный преобразователь к первому измерительному устройству, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, он содержит дополнительно второе измерителЬное устройство и блок деления, при этом выход первого измерительного устройства подключен к первому входу блока деления, термодатчик через последовательно соединенные второе измерительное устройство и функциональный преобразователь подключен к второму входу блока деления, выход которого является выхо"ка нт", г. Уж л. Проектная, 4 ППП Ф аж 883дарственного коми изобретений и о ква, Ж, Раушс 128/26 Тир ВНИИПИ Гос по дела 113035, Ио